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¿Podrán las energías renovables satisfacer la demanda futura de energía?

 

Eólicas en el mar de DinamarcaPor una parte, las necesidades energéticas de la humanidad no dejan de crecer, debido a la incorporación al mundo de los consumidores de millones de personas cada año, gracias a la relativamente nueva industriosidad de países densamente poblados como China, Brasil o India. Por otra parte, la comunidad científica insiste en alertar que si no disminuimos la emisión de contaminantes a la atmósfera (sobretodo pero no solamente, de CO2) nos encaminamos directamente al precipicio catastrófico de una extinción masiva no solamente de muchos animales y plantas sino también del hombre. Esa nueva cantidad de energía necesaria cada año para suplir la demanda mundial de energía se genera en su inmensa mayoría a partir de combustibles basados en el carbono: carbón, gas y petróleo.

Si queremos evitar el colapso ambiental y mantener nuestro régimen de consumo, para el 2030 la humanidad requerirá un 60% más de producción energética pero deberá contaminar un 15% menos de lo que contamina actualmente

Hay que agradecer, por tanto, que el precio del petróleo esté batiendo todos los récords, y que lo mismo esté empezando a ocurrir con el gas y el carbón, porque si no fuera así, si tuvieramos una fuente inagotable de petróleo y de otros combustibles contaminantes, sería todavía más difícil tomar las medidas necesarias para frenar las emisiones a tiempo. Pero también hay que preguntarse por las alternativas, mucha gente se lo está preguntando, muchos investigadores trabajan de lleno en encontrar tecnologías apropiadas para suplir las necesidades sin sembrar caos en la humanidad.

Analicemos entonces si con el estado actual del avance tecnológico en energías renovables, podríamos realmente cumplir las metas de reducir las emisiones a un 15% menos del nivel actual, en lugar de aumentar las emisiones cada año, como sucede ahora mismo (2004). Las energías renovables que más suenan en los medios, la eólica y la solar, no son, proporcionalmente, las más usadas. Por el momento, las primeras energías renovables en cuanto a producción se refiere son: la biomasa, con un 10% del abastecimiento mundial, y la hidroeléctrica, que representa tan sólo un 2% del abastecimiento energético mundial. Todo el resto de las energías renovables juntas, vale decir, la eólica, la solar fotovoltáica, la solar térmica y la geotérmica, no representan más de un 1% del total del abastecimiento mundial. Sin embargo, las tasas de crecimiento anual tanto de la eólica como de la solar fotovoltáica son enormes (28% y 41% respectivamente, promedio anual de los últimos 25 años).

La ecuación energética para salvar al planeta

Para que nuestro planeta quede fuera de alerta roja ambiental, la temperatura promedio no debe sobrepasar 2°C más que la actual, o en términos paralelos, la concentración de CO2 debe permanecer bajo las 450 ppm (partes por millón).

1 MTep = 1 millón de toneladas equivalentes de petróleo = 12 TWh (TeraWattsHora) = 12 mil Giga WattsHora

Para lograrlo es imperativo que a más tardar el 2015 la cantidad de emisiones inicie una disminución paulatina (actualmente las emisiones aumentan año a año) hasta quedar por debajo de las 23 GT (23 GigaToneladas son 23 mil millones de toneladas!!!) de CO2 desde el año 2030 en adelante; actualmente se vierten en la atmósfera 27 GT de CO2. Todo esto según la Agencia Internacional de Energía (AIE). El problema es que el crecimiento de la economía mundial exige cada año un aumento en la producción de energía de un 1,8% sobre el acumulado total producido. Por lo que para el año meta 2030 habrá que estar produciendo alrededor de un 60% más de energía, o 18.000 MTep (millones de toneladas equivalentes de petróleo). Actualmente en todo el mundo se producen 11.400 MTep por año y se emiten, como dijimos, 27 GT de CO2. Si nada cambiara, para suplir las necesidades energéticas del 2030 la humanidad emitiría 43 GT de CO2 ese año, el doble de la contaminación para mantenernos a salvo de la zona de peligro. En resumidas cuentas, si queremos evitar el colapso ambiental y al mismo tiempo mantener nuestro régimen de consumo, para el 2030 la humanidad requerirá un 60% más de producción energética pero contaminando un 15% menos de lo que contamina actualmente.

¿Podrán las energías renovables suplir las necesidades energéticas futuras?

Satisfacer la avidez mundial de energía significa producir cada año 550 MTep adicionales, considerando en esta cifra el incremento de las necesidades energéticas y también el reemplazo de viejas instalaciones. Satisfacer la urgente necesidad de frenar la cantidad de emisiones hasta un máximo aceptable significa que el 75% de esas nuevas 550 MTep anuales deben provenir de fuentes de energía no contaminantes, o en términos absolutos, producir cada año 400 MTep adicionales de energía no contaminante. Veamos si las energías renovables son capaces de lograrlo.

El potencial actual de la energía de biomasa

A pesar de que la biomasa es la estrella de las energías renovables (en cuanto a producción se refiere), según los expertos en materia energética, la energía de biomasa, si somos optimistas, podría como máximo doblar su producción actual de aquí al 2030. La energía de biomasa se refiere principalmente al uso de leña o deshechos de la industria de la madera proveniente de bosques regenerados (no de leña producto de la deforestación), pero también a la producción de energía por biocombustibles (también es una energía renovable que aunque contamina, esa contaminación se anula con el crecimiento de las plantas, o en otras palabras, el balance de emisiones es igual a cero), o a la energía proveniente de deshechos orgánicos (biogas). Digestor artesanal de biogasEl 80% de la energía que consume África proviene de la leña de sus bosques, pero producto de la deforestación y no de las replantaciones (sólo ésta última puede llamarse renovable). Para convertir esa energía en renovable, África debería pasar antes por una etapa de consumo de hidrocarburos, mientras esperan que las nuevas plantaciones crezcan. La biomasa renovable por tanto, podría venir principalmente de países desarrollados, donde la reforestación ya es una industria en algunos lugares. Pero en estos países la producción de madera para energía enfrentaría el problema del elevado valor de la tierra, y de la competencia con otros productos agrícolas o incluso con la industria de la madera para construcción y obra. A esto se suma el problema de la eficiencia energética por hectárea: la energía de biomasa requiere 832 Km2 de tierra para producir 1GW de energía; si lo comparamos frente a la superficie que necesitaría la hidroelectricidad para producir la misma cantidad de energía (100 Km2/GW), o frente a la energía eólica (124 Km2/GW), resulta poco eficiente. También hay que considerar que la madera es pesada, y resulta conveniente producir energía a partir de ella sólo si las plantas de energía están relativamente cerca. Para el caso de los biocombustibles el problema es el escaso rendimiento energético: la fotosíntesis de las plantas captura solamente un 1% de la energía solar utilizable, otro problema más grave aún es que la competencia de los biocombustibles con los alimentos es muy fuerte, y su bajo precio actual (2004) puede quedar anulado rápidamente ante una escalada de precios sostenida. Los expertos calculan que los biocombustibles podrán reemplazar no más de un 5 a un 7% del consumo de petróleo actual. Sumando las perspectivas de crecimiento posibles de biomasa más los biocarburantes, se podría llegar a un máximo de 100 MTep de energía por biomasa adicional por año.

El potencial actual de las energías hidroeléctricas y geotérmicas

La energía hidroeléctrica está en segundo lugar de producción entre las energías renovables, representando un 2% de la producción/consumo mundial de energía. Doblar esta cifra parece irrealizable según los expertos, por un par de sencillas razones: casi todos los recursos hídricos utilizables en el mundo desarrollado ya están siendo utilizados para producir hidroelectricidad. En Represa Hidroeléctrica en Panamáel resto de los países hay mucho por hacer en cuanto a producción hidroeléctrica, pero por una parte, ellos no son los que más consumen energía, y por lo tanto están alejados de los grandes consumidores, y por otra los grandes capitales necesarios para construir represas son un tanto reacios a instalarse en países donde además hay que instalar las líneas de alta tensión. Los grandes centros de consumo energético son los países industrializados (son también los grandes contaminantes), y aquí se trata de reemplazar una parte de su consumo energético por energía renovable. Tender redes de alta tensión desde los países en vías de desarrollo hasta los industrializados parece poco práctico por los centenares de kilómetros de distancia y las pérdidas que produce la distancia. Por eso, los expertos calculan el aumento de la producción hidroeléctrica de aquí al 2030 en tan sólo un 30%, es decir, que en total se podrían producir unos 15 MTep adicionales de energía hidroeléctrica cada año.

La geotermia ocupa el tercer lugar entre las renovables, y representa un 0,4% de la energía mundial producida. Y aunque su desarrollo ha sido sensacional en algunos países como Islandia, donde esta energía representa el 70% de su energía total, lugares así en la tierra parecen ser una excepción. Los sitios ideales para la producción geotérmica, generalmente asociados a la actividad volcánica, son más bien raros. También es posible obtener energía geotérmica en sitios no volcánicos, a condición de cavar decenas y decenas de kilómetros bajo tierra; este costo es bastante alto comparado con la inversión en otras fuentes de energía renovable. En total, calculan que se pueden producir unos 2 MTep adicionales por año de energía geotérmica.

El potencial actual de las energías eólica y solar

La explotación de estas dos fuentes de energía experimentan un crecimiento exponencial sostenido durante los últimos años, principalmente porque son relativamente nuevas y porque su alto costo se acerca paulatinamente al creciente costo del petróleo. Pero experimentan algunos problemas que sólo la tecnología futura será capaz de resolver: el silicio, materia prima clave para la producción de energía solar fotovoltáica, está cada vez más caro producirlo. Helices EolicasPara el caso de la energía eólica, la industria de las hélices está experimentando fuertes retrasos de entrega, debido principalmente a la alta demanda. Pero a la larga, el problema más grave de estas dos fuentes de energía es su irregularidad en la entrega de energía a los sistemas interconectados. Supongamos que un país se decide a instalar hélices y paneles solares por doquier y que llega a producir un 60% de su energía solamente a partir de estas dos fuentes: ¡los paneles solares entregarán energía al sistema solamente de día! y las hélices solamente cuando haya buen viento. En las horas punta de producción energética, habría una sobrecarga del sistema, y en las horas bajas una falta de tensión. Este problema se resolvería si se encontraran formas eficientes y aceptables para almacenar energía; un intento de ello es el proyecto español de energía solar que acumula no electricidad sino calor en gigantescos bancos de sal a más de 300°C. Un sistema interconectado de energía puede soportar a lo más un 40% de energía de origen intermitente, como la solar o la eólica, pero además estas fuentes de energía trabajan a un promedio de un quinto de su capacidad instalada: esto quiere decir que por algunas horas trabajan con todo su potencial, otras horas con la mitad de su potencial, y otras más no trabajan. Por lo tanto, la energía solar y eólica de un sistema interconectado no podría pasar de un Mini Eolicas8% en promedio, porque a toda capacidad y por algunas horas proporcionarían el 40% de la energía al sistema (8% x 5 = 40%); a lo más, dicen los expertos, usando tecnología de almacenamiento y sincronización con las otras fuentes de energía, el límite máximo sería de un 16% promedio para la eólica sola, o la eólica en combinación con la solar. La intermitencia del suministro de las energías eólica y solar fotovoltáica son el futuro problema a resolver por las nuevas tecnologías, pues sólo desarrollando sistemas eficientes de almacenamiento de energía, su proporción en el seno del total de energía producida podrá aumentar. Considerando la energía solar térmica (utilizada sobretodo para calentar agua para calefacción, estimado de 10 MTep por año) y agregando las perspectivas de producción de energía eólica (20 MTep por año) y solar fotovoltáica (entre 2 y 20 MTep según el avance tecnológico) posibles, los expertos señalan que se podría llegar a producir entre todas estas unos 50 MTep adicionales por año.

Ahora sumemos: 100 MTep de energía por biomasa, 15 MTep de energía por hidroelectricidad, 2 MTep de energía geotérmica y 50 MTep de energía solar y eólica suman 167 MTep de energía renovable adicional por año, es decir, un 40% de lo que habría que producir por medio de energías renovables para evitar el colapso ambiental. Evidentemente todas estas son aproximaciones de los expertos y tomando en cuenta el estado actual de la tecnología. Pero se muestra también lo que es posible empezar a hacer y también el peligro al que nos enfrentamos si el desarrollo tecnológico no es capaz de solucionar el problema energético. Por eso, la conclusión a la que hemos querido llegar con estos datos, es que, con las tecnologías actuales, la instalación presente y futura de energías renovables funcionando a máxima capacidad no basta para frenar el sobrecalentamiento del medioambiente. Hay que racionalizar el consumo de energía y en realidad, el consumo en general de productos de todo tipo. Según todos los expertos ésta última es la alternativa con más potencial, es la más barata y la más rápida de implementar. Pero frenar el consumo mundial frena también la creación de empleo en el modelo actual de la economía.

Fuentes: Agencia Internacional de Energía (IEA en inglés)
Global Chance (en francés)
Principios Físicos del desarrollo energético sostenible (Fundación Iberdrola, en castellano)
Para el crédito de las fotos pinchar en cada una de ellas

 

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